Das Immunsystem des menschlichen Körpers ist ein komplexes Netzwerk, das durch die tägliche Produktion von Milliarden spezialisierter Blutzellen aufrechterhalten wird. Diese Zellen, zu denen Lymphozyten, Granulozyten und Monozyten gehören, arbeiten zusammen, um den Körper vor Krankheitserregern und anderen schädlichen Substanzen zu schützen. Unter diesen Immunzellen spielen Makrophagen und dendritische Zellen (DCs) eine entscheidende Rolle bei der Auslösung und Steuerung von Immunantworten. Obwohl beide Zelltypen zur unspezifischen Immunabwehr gehören und die Fähigkeit besitzen, körperfremdes Material aufzunehmen und zu präsentieren, weisen sie deutliche Unterschiede in ihrer Entwicklung, Funktion und ihren spezifischen Beiträgen zur Immunantwort auf.
Hämatopoese und die Ursprünge von Makrophagen und dendritischen Zellen
Die Hämatopoese, der Prozess der Bildung von Blutzellen, ist ein komplexer und fein abgestimmter Vorgang, der im Knochenmark stattfindet. In den letzten Jahren wurden neue Erkenntnisse über die Verwandtschaftsbeziehungen in der humanen Hämatopoese gewonnen, was zu einem überarbeiteten Modell geführt hat. Dieses Modell unterscheidet zwischen erythro-myeloischen Progenitoren (EMP) und lympho-myeloischen Progenitoren (MLP), die jeweils unterschiedliche Reifungspotenziale besitzen.
Makrophagen-Potential wurde in drei verschiedenen Vorläufern beobachtet: dem MLP, GMP und EMP. Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, dass das cDC1- und pDC-Potential ausschließlich in Vorläufern mit lymphatischem Potential bzw. lymphatischer Herkunft vorhanden ist. Dies deutet darauf hin, dass verschiedene DC-Subtypen unterschiedliche Ursprünge in der Hämatopoese haben.
Um die Herkunft der DC-Subtypen im überarbeiteten Modell der humanen Hämatopoese zu identifizieren, die Herkunft von Makrophagen aus mehreren Linien zu validieren und mögliche Makrophagen-Subtypen zu klassifizieren, wurde ein Kultursystem zur Generierung von DC-Subtypen, Makrophagen, Granulozyten und NK-/B-Zellen aus humanen CD34+-Zellen entwickelt. Die Ergebnisse zeigten, dass cDC1 und pDC ausschließlich aus dem MLP stammen, während Makrophagen, MoDC und cDC2 sowohl aus dem MLP als auch aus dem GMP gebildet werden können.
Makrophagen: Die vielseitigen Fresszellen des Immunsystems
Makrophagen sind spezialisierte Zellen, die zur Gruppe der Fresszellen gehören. Sie entwickeln sich aus Monozyten, die im Blutkreislauf zirkulieren und bei Bedarf in Gewebe einwandern können. Dort reifen sie zu Makrophagen heran. Makrophagen sind für die Phagozytose von zellulärem Material und Krankheitserregern unerlässlich. Sie nehmen körperfremdes Material in sich auf und machen es unschädlich.
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Makrophagen sind nicht nur für die Beseitigung von Eindringlingen verantwortlich, sondern spielen auch eine wichtige Rolle bei der Regulation der Immunantwort. Sie scheiden eine Vielfalt von chemischen Botenstoffen aus, um die Stärke der Immunantwort zu regulieren. Darüber hinaus können Makrophagen Antigene präsentieren und so T-Zellen aktivieren.
Neuere Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Makrophagen bei der Immunantwort vielfältigere Aufgaben übernehmen als bisher angenommen. Ähnlich wie dendritische Zellen können sie Antigene anderen Immunzellen präsentieren und diese damit aktivieren. Dies deutet darauf hin, dass Makrophagen eine wichtigere Rolle bei der Antigenpräsentation spielen könnten, als bisher angenommen.
Dendritische Zellen: Die spezialisierten Antigen-Präsentierer
Dendritische Zellen (DCs) sind spezialisierte Immunzellen, die eine Schlüsselrolle bei der Initiierung und Steuerung adaptiver Immunantworten spielen. Sie zeichnen sich durch ihre dendritische Struktur aus, die es ihnen ermöglicht, Erreger zu fangen, zu verdauen und Bruchstücke davon auf ihrer Oberfläche für andere Immunzellen zu präsentieren.
Dendritische Zellen können sich sowohl aus Monozyten als auch von Vorläuferzellen von T-Zellen bilden. Sie sind vor allem in großer Zahl auf Oberflächengeweben wie der Haut und den Schleimhäuten vorhanden, wo sie als Wächter des Immunsystems fungieren.
Es gibt verschiedene Subtypen von dendritischen Zellen, darunter cDC1, cDC2, pDC und von Monozyten abgeleitete DC (MoDC). Diese Subtypen unterscheiden sich in ihren Funktionen und ihren Ursprüngen. So stammen cDC1 und pDC ausschließlich aus dem MLP, während Makrophagen, MoDC und cDC2 sowohl aus dem MLP als auch aus dem GMP gebildet werden können.
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Dendritische Zellen setzen IL-12 frei, das CD4-Th1-Zellen aktiviert. Diese Th1-Zellen produzieren IL-2, wodurch die Produktion weiterer Th1-T-Zell-Subgruppen stimuliert wird. Th1-Zellen setzen auch IFN-γ frei, das Makrophagen und Fibroblasten aktiviert, um Angiogenese und Fibrose zu fördern.
Unterschiede in der Antigenpräsentation
Ein wesentlicher Unterschied zwischen Makrophagen und dendritischen Zellen liegt in ihrer Fähigkeit zur Kreuzpräsentation. Dendritische Zellen können Antigene von infizierten Zellen aufnehmen und diese auf MHC-I-Molekülen präsentieren, um zytotoxische T-Zellen zu aktivieren. Diese Fähigkeit ist entscheidend für die Bekämpfung von Virusinfektionen und Tumoren.
Makrophagen hingegen galten traditionell nicht als Kreuzpräsentierer. Neuere Forschungsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass auch Makrophagen in der Lage sind, Antigene zu präsentieren und T-Zellen zu aktivieren. In einigen Fällen könnten Makrophagen sogar eine vollständigere Immunreaktion auslösen als dendritische Zellen.
Klinische Relevanz
Das Verständnis der unterschiedlichen Rollen von Makrophagen und dendritischen Zellen ist entscheidend für die Entwicklung effektiver Immuntherapien und Impfstrategien. Beispielsweise könnten Impfstoffe so konzipiert werden, dass sie spezifisch Makrophagen ansprechen, um eine breitere Immunantwort auszulösen, die auch schwache Antigenepitope umfasst.
Darüber hinaus spielen Makrophagen und dendritische Zellen eine Rolle bei verschiedenen Krankheiten, darunter Autoimmunerkrankungen, Infektionen und Krebs. Die weitere Erforschung dieser Zellen könnte zu neuen therapeutischen Ansätzen führen.
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